Il quantum computing potrebbe aver trovato la sua svolta più concreta. Un gruppo di ricercatori della Stanford University ha sviluppato un dispositivo nanometrico che riesce a collegare le proprietà quantistiche di luce ed elettroni senza bisogno di raffreddamento estremo. E questo, per chi segue il settore, è una notizia enorme.

Perché il problema principale dei computer quantistici attuali è proprio quello: per funzionare, hanno bisogno di temperature vicine allo zero assoluto. Parliamo di circa meno 273 gradi Celsius. Un requisito che rende queste macchine costosissime, ingombranti e sostanzialmente inaccessibili al di fuori di pochi laboratori nel mondo. Il dispositivo sviluppato a Stanford, invece, opera a temperatura ambiente. E lo fa sfruttando quella che i ricercatori chiamano “luce attorcigliata”.

Il meccanismo si basa su uno strato sottilissimo di diseleniuro di molibdeno (MoSe2) combinato con un substrato di silicio modellato a scala nanometrica. Le nanostrutture in silicio generano fotoni che ruotano su sé stessi, un po’ come un cavatappi. Questi fotoni “ritorti” riescono a trasferire il proprio spin agli elettroni, creando quel legame quantistico noto come entanglement, che è alla base di qualsiasi sistema di comunicazione e calcolo quantistico.

Perché conta davvero per il futuro della tecnologia quantistica

Jennifer Dionne, professoressa di scienza dei materiali a Stanford e autrice senior dello studio pubblicato su Nature Communications, spiega che il materiale usato non è una novità in sé. La vera innovazione sta nel modo in cui viene impiegato. Il diseleniuro di molibdeno appartiene a una famiglia di materiali chiamati dicalcogenuri dei metalli di transizione, apprezzati per le loro proprietà ottiche e quantistiche particolari. Il problema, fino a oggi, era che gli elettroni perdevano il proprio spin troppo rapidamente per essere utili.

La soluzione trovata dal team è elegante nella sua semplicità concettuale: le nanostrutture in silicio manipolano i fotoni con una precisione tale da farli ruotare in una direzione specifica, verso l’alto o verso il basso. Feng Pan, primo autore dello studio, racconta che è proprio questa combinazione tra chip in silicio e materiale a confinare e amplificare la torsione della luce, stabilizzando lo stato quantistico necessario per la comunicazione quantistica.

Il risultato è un dispositivo compatto, relativamente economico e soprattutto funzionante senza i sistemi di raffreddamento criogenico che rappresentano oggi uno degli ostacoli maggiori alla diffusione del quantum computing. Le applicazioni potenziali spaziano dalle comunicazioni sicure ai sensori avanzati, fino all’intelligenza artificiale e al calcolo ad alte prestazioni.

Verso reti quantistiche integrate nella vita quotidiana

Il team sta già lavorando per migliorare ulteriormente il dispositivo, esplorando altri materiali della stessa famiglia e combinazioni che potrebbero garantire prestazioni ancora superiori. L’obiettivo a lungo termine è ambizioso: integrare componenti come questo all’interno di reti quantistiche più ampie e, un giorno, persino nell’elettronica di consumo.

Certo, la strada è ancora lunga. Pan stesso ammette, con un sorriso, che l’idea di fare quantum computing dentro uno smartphone è un progetto da almeno dieci anni. Ma il fatto che un dispositivo del genere funzioni già oggi, a temperatura ambiente, su un chip grande quanto la lunghezza d’onda della luce visibile, dice molto sulla direzione che sta prendendo la ricerca. Non si tratta più solo di teoria o di esperimenti confinati in laboratori ultrafreddi. La tecnologia quantistica sta iniziando a diventare qualcosa di tangibile, più accessibile e, soprattutto, più vicina alla realtà di tutti i giorni.

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Scolpire il volto di Albert Einstein su un cristallo grande quanto un fiocco di polvere, senza toccare fisicamente il materiale. Sembra fantascienza, eppure è esattamente quello che un gruppo di ricercatori ha appena dimostrato. La tecnica si basa su un materiale chiamato arseniuro di trisolfuro (As₂S₃), un semiconduttore cristallino che reagisce alla luce in modo così potente da poter essere modellato, deformato e riscritto otticamente con una precisione sbalorditiva. Il risultato? Un ritratto nanometrico di Einstein inciso con punti distanziati appena 700 nanometri l’uno dall’altro, usando un normalissimo laser a onda continua da 532 nm. Niente camere bianche, niente laser a femtosecondi da centinaia di migliaia di euro. Solo luce.

La ricerca arriva dal centro XPANCEO Emerging Technologies Research Center, in collaborazione con il premio Nobel Konstantin Novoselov (Università di Manchester e National University of Singapore), ed è stata pubblicata sui Proceedings of the National Academy of Sciences nell’aprile 2026.

Perché questo cristallo è così speciale

Il cuore della scoperta sta in una proprietà chiamata fotorefrattività. Quando la luce colpisce l’arseniuro di trisolfuro, il suo indice di rifrazione cambia in modo permanente. E non di poco: la variazione raggiunge valori fino a Δn ≈ 0,3, un numero enorme se paragonato ai materiali fotorefrattivi più noti. Questo significa che la luce può letteralmente riscrivere il comportamento ottico del cristallo, definendo come guida, piega e confina i fasci luminosi al suo interno.

In pratica, invece di fabbricare componenti ottici attraverso processi industriali complessi, si può scrivere direttamente con la luce la funzione desiderata nel materiale. Le applicazioni sono vastissime: dai circuiti fotonici alle guide d’onda per occhiali a realtà aumentata, passando per sensori miniaturizzati e sistemi anticontraffazione.

A proposito di anticontraffazione: i pattern creati su questo cristallo funzionano come vere e proprie impronte digitali ottiche. Sono incorporati nel materiale trasparente, difficilissimi da replicare e leggibili con strumenti ottici standard. La risoluzione raggiunta negli esperimenti arriva fino a circa 50.000 punti per pollice, con spaziatura di 500 nanometri tra un punto e l’altro. Numeri che rendono possibile creare firme ottiche praticamente impossibili da falsificare.

Oltre il ritratto: un materiale che si espande con la luce

La fotorefrattività non è l’unico asso nella manica dell’arseniuro di trisolfuro. Il materiale, esposto alla luce, si espande fisicamente fino al 5%. Questa fotoespansione permette di creare strutture tridimensionali come microlenti e reticoli di diffrazione direttamente sulla superficie del cristallo, senza alcun processo meccanico.

Valentyn Volkov, fondatore e CTO di XPANCEO, ha spiegato la portata della scoperta in termini piuttosto chiari: identificare cristalli naturali con questo livello di sensibilità alla luce significa fornire i mattoni fondamentali per una nuova generazione di tecnologie guidate interamente dalla luce anziché dall’elettricità. Si parla di lenti a contatto intelligenti, guide d’onda ad ampio campo visivo, sensori nanometrici.

Il ritratto di Einstein su quel minuscolo cristallo, alla fine, è molto più di una dimostrazione estetica. È la prova concreta che la luce può diventare uno strumento di fabbricazione potente, economico e incredibilmente preciso. E che un materiale relativamente semplice potrebbe cambiare le regole del gioco nella fotonica di nuova generazione.

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